实验5氨吸收实验

一、试验目的

试验5 吸取总传质系数的测定了解填料吸取装置的根本流程、设备构造，并把握其操作方法；把握总体积吸取系数的测定方法，了解膜掌握过程的特点；了解气体空塔速度和喷淋密度对总吸取系数的影响；了解气体流速与压降的关系。二、试验任务测定规定条件下的总吸取系数；综合几个组的试验结果，分析操作条件对总吸取系数的影响；测定填料塔的流体力学性能。三、根本原理填料塔流体力学特性吸取试验的一项内容。总吸取系数的测定立单膜吸取系数的试验关系式。当吸取溶液的浓度小于10%时，平衡关系听从亨利定律，则总吸取系数为G(Y

Y)KY式中:h—填料层高度，m；

1 2 m

(5-1)G—气相摩尔流量，kmol/(m2·h)YY—分别为塔底与塔顶的气体摩尔比；1 2ΔY—气相平均推动力。m四、装置与流程氨吸取试验装置与流程3.9所示。1912 131912 13181116151722024142231082821239 296425空气5727水263.9吸取装置流程图1—填料吸取塔；2—喷头；3—填料；4—栅板；5—风机；6—旁路调整阀；7—空气缓冲罐；8—空气转子流量计；9,15—温度计；10,17,28—表压计；11—氨瓶；12—钢瓶压力表；13—氨压力表；14—氨缓冲罐；16—氨流量调整阀；18—氨气转子流量计；19—尾气调压阀；20—取样管；21—稳压瓶；22—旋塞；23—吸取盒；24—湿式气体流量计；25—水流量调整阀；26—水转子流量计；27—液封；29—压差计23水进展传质后，从塔顶排出，液氨钢瓶内的氨气减压后，经转子流量计6，与空气混合进入塔底，吸取剂水经转子流量计45入塔。吸取液经塔底U10排出，尾气组成用气体分析器〔或气相色谱仪〕测定；空气、氨气和水的流量由转子流量计测定；空气、氨气9显示。丙酮吸取试验装置与流程3.9所示。接触，贫气由塔顶出口排解。吸取剂为自来水，来自高位槽，经转子流量计计量，通过电加热器，自吸取塔顶进入塔内，吸取后的富液经过液封装置流入收液储槽。五、试验步骤填料流体力学测定操作本项操作不要开动氨气系统，仅用水对空气进展操作便可。(1〕先开动供水系统。(2〕法调整空气流量。同样道理，试验完毕要停机时，也要全开旁通阀，等转子转速降下来后再停机。假设突然停机，气流突然停顿，转子就会猛然摔下，打坏流量计。一般总是渐渐加大气速至液泛，然后回复到预定气速再进展正式测定，目的是使填料全面润湿一次。正式测定时固定某一喷淋量，测定某一气速下填料的压降，按试验记录表格记录数据。氨吸取传质系数测定的操作确定操作条件，包括被吸取溶质流量、空气量及喷淋量等。预备好尾气分析器，尾气分析器由吸取盒和湿式气体流量计组成。用少许蒸馏水洗净吸取盒后，用移液管吸取1mL的肯定浓度稀硫酸，参加吸取盒后，参加少量蒸馏水至刻度线处，再滴入1～2滴甲基红指示剂将吸取盒连入尾气分析管路。全开旁通阀，启动风机，通过调整旁通阀来掌握空气流量。在教师指导下，开启氨气系统。第一步将减压阀的弹簧放松，使减压阀处于关闭状0.05～0.08MPa；第三步，开氨气流量调整阀，留意不宜开得过快，以防流量计前的压差计中水银被冲掉，调整氨流量，使塔底混合气中氨浓度在5％左右，并维持恒定，待操作稳定后记录有关数据。尾气分析操作。翻开玻璃旋塞之前，先记录湿式空气流量计的初示值，然后开启玻终示值。〔混合气体浓度仍在5％左右按同样步骤测定Kα，也可保持空气量不变，转变喷淋量，测定Kα。y Y操作完成后，应按挨次〔关闭时的挨次和开启时的挨次正好相反〕关闭氨气系统、空气系统和供水系统。丙酮吸取传质系数测定的操作〔1〕〔glasstubelevelgauge〕观看器内和箱内液面高度，掌握在容器高度的2/3检查转子流量计阀门，保证其处于正常状态；翻开塔顶尾气阀门，关闭空气压力定值器调压阀。调整水流量至预定值通入水，使塔内填料充分润湿，同时，翻开水预热器，调整加热器电压使温度t1启动空气压缩机前，先翻开压缩机面板上的风机开关和旁路阀；启动空气压缩机，待稳定后，调整旁路阀和空气压力定值器调压阀，使气路空气的压力恒定120kPa；翻开空气流量计前阀门，调整空气流量至预定值；空气经丙酮容器鼓泡，汽化丙酮并形成混合原料，然后从吸取塔的底部进入吸取塔，与塔顶流下的水逆流接触，贫气由塔顶出口排解。〔留意，同一样品至少取样分析3次，取平均值，同时记录各有关数据。保持水的喷淋量不变，转变空气流量〔混合气体浓度仍在5％左右〕按同样步骤测定Kα，也可保持空气量不变，转变喷淋量或温度，测定Kα。Y Y试验完毕后，应按挨次〔关闭时的挨次和开启时的挨次正好相反〕关闭丙酮系统、空气系统和供水系统。操作留意事项：空气压缩机启动前，先翻开压缩机面板上的风机开关和旁路阀；启动空气压缩机，待无负荷运行正常后，渐渐开启进气阀，直到全开；渐渐翻开定值阀，关闭旁路阀；试验完毕后，渐渐翻开旁路阀，同时关小进气阀，关闭定值阀，电动机停机。空压机工作时，不能停电。预热器不能干烧，要先有流体流过预热器，再启动预热器加热。60V50V。色谱使用过程中，载气不能停，先通载气，再加热；使用完后，先停加热，冷却后停载气。同时，由于载气为氢气，严禁烟火。六、试验记录

填料塔流体阻力试验记录表试验设备编号： ；试验日期：根本数据试验介质： ； 填料层高度： m；填料种类： ； 塔内径： m；填料规格： ；操作记录空气流量水流量序空气流量水流量序号示值流量计前压强温度 流〔标/℃ 定状态〕示值流量填料层温度/℃ 塔内现象/m.h3 -1氨吸取传质系数测定记录表试验设备编号：；试验日期：1根本数据填料种类：；填料层高度：m；填料规格：；塔内径：m；2操作记录

参数项目空气流量参数项目空气流量氨气流量水流量流量计前表压/pa(mmHg)空气温度/℃/m3·h-1/pa(mmHg)氨气温度/℃氨气含纯氨百分率水的温度/℃/L·h-1Hsommol/mL2 4尾气流量Hso体积/mL2 4尾气体积/L塔压强塔顶表压/Pa(mmHO)2填料层压降/Pa(mmHO)2试验设备编号：；试验日期：试验设备编号：；试验日期：1根本数据填料种类：； 填料层高度：m；填料规格：；塔内径：m；2操作记录空气流量：〔L/h〕；水流量：L/h；室 温：℃；大气压：mmHg；空气定值器掌握压力：MPa；序号序号电压/V温度值/℃气液相浓度/%浓度平均值/%效率水水空气Tt1t2y1y2x1y1y2x1/%123七、数据处理氨吸取数据处理空气流量的体积流量V。0T0ppT0ppp1 2TT0 20

12 (5-2)式中：V0

—标准状态下的空气流量，m3/h；V—使用状态下的空气流量，m3/h；2T、p—分别为标准状态下空气的温度和压强，T=273K，p

=101330Pa；0 0 0 0T、p—分别为标定状态下空气的温度和压强，T=293K，p

=101330Pa；1 1 1 1T、p—分别为使用状态下空气的温度和压强，kPa.2 2T0T0p0ppTT1 2 0112 02VV0 2(5-3)0式中:V”0

—标准状态下被测溶质的流量，m3/h；2V”—使用状态下被测溶质的流量，m3/h；2ρ —标准状态下空气的密度，㎏/m3，ρ01

=1.2928㎏/m3；01ρ —操作状态下空气的密度，㎏/m398%的氨气，ρ02

=0.7810㎏/m3。02计算空气通过塔截面的摩尔流率VG 0 式中:D—填料塔的内径，m；

22.4 D24

(5-4)G—空气的摩尔流率，kmol/(㎡·h)Y

、Y〔摩尔比〕1 2Y1

0V0

(5-5)假设被测溶质是氨气，则Y2

按下式计算:Tp VM Y 2

2 0s T Vp0 m

(5-6)式中:V′—湿式流量计读数；V—硫酸体积，ml；sM—硫酸的摩尔浓度，每mol/ml；sp—当地平均大气压，Pa.；其他符号与前一样。m计算△Ym)Y 1 1e 2 2e m YY lnY11eY2 2e

(5-7)Y1e平衡浓度的计算式中:E—亨利系数，Pa；

Ye=mX，

mEpp—

1塔内压降2 ；X—溶液的摩尔比；m—相平衡常数.5%以下时Ett/℃01020253040E/Pa29690508687883595960126660196380操作浓度的计算由于 L(X-X)=G(Y-Y) X=01 2 1 2 2G(YY)X所以 1

1 2 L式中:L—溶剂通过单位塔截面的摩尔流量，kmol/(m2·h)；X—塔底溶液的摩尔比.1计算KαYG YYKY

1 2h Ym丙酮吸取数据处理空气流量的体积流量V。0V V0 2

(5-2)T0pT0p0pp1 2TT120

—标准状态下的空气流量，m3/h；V—使用状态下的空气流量，m3/h；2T、p—分别为标准状态下空气的温度和压强，T=273K，p

=101330Pa；0 0 0 0T、p—分别为标定状态下空气的温度和压强，T=293K，p

=101330Pa；1 1 1 1T、p—分别为使用状态下空气的温度和压强，kPa.2 2计算空气通过塔截面的摩尔流率VG 0 式中:D—填料塔的内径，m；

22.4 D24

(5-4)G—空气的摩尔流率，kmol/(㎡·h)计算△Ym)Y 1 1e 2 2e m YY lnY11eY2 2e

(5-7)Y1e平衡浓度的计算丙酮在空气和水中的相平衡常数关系科用下述阅历关联式计算mexp[0.51765840.0576699t1.76149104t28.21091x49.9976x2Ye=mX，式中:10℃≤t≤50℃,0.01≤x≤0.04；低浓度丙酮水溶液的相平衡常数温度℃相平衡常数m液相浓度x1020 3040500.010.8941.58 2.674.346.810.020.8881.51 2.473.935.980.030.8861.47 2.353.645.440.040.8551.41 2.223.425.11操作浓度的计算气体的浓度分别为：yY 1 ;Y1 1y y1

2 y1yy2L VMD24由于 L(X-X)=G(Y-Y) X=01 2 1 2 2G(YY)X所以 1

1 2 L式中:YY—分别为塔底与塔顶的气体摩尔比；1 2yy—分别为塔底与塔顶的气体摩尔分数；1 2L—溶剂通过单位塔截面的摩尔流量，kmol/(m2·h)；V、3/、M—水的分子量，kmol/kg；